电动机配电及控制

张晋文 韩洁民

摘 要：电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它利用通电线圈（定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。电动机按供电电源不同分为直流电动机和交流电动机，民用建筑中的电动机大部分是交流电机。在工程设计中，电气设计人员应了解电动机的选择要点、常用参数、启动方式、配电及控制方式等内容。

一、电动机的选择要点

根据《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011相关条文的规定，电动机的选择应符合下列规定：

1、机械对起动、调速及制动无特殊要求时，应采用笼型电动机，但功率较大且连续工作的机械，当在技术经济上合理时，宜采用同步电动机。

2、符合下列情况之一时，宜采用绕线转子电动机：

（1）重载启动的机械，选用笼型电动机不能满足起动要求或加大功率不合理时。

（2）调速范围不大的机械，且低速运行时间较短时。

3、机械对起动、调速及制动有特殊要求时，电动机类型及其调速方式应根据技术经济比较确定。当采用交流电动机不能满足机械要求的特性时，宜采用直流电动机。

4、变负载运行的风机和泵类等机械，当技术经济上合理时，应采用调速装置，并选用相应类型的电动机。

二、电动机的常用参数

1、电动机的额定功率、额定电流、额定电压

额定功率：电动机的额定功率是指额定输出功率，即电动机满载运行时在电动机转轴上的有效机械功率。它不包括电动机的机械损耗（轴承损耗、风耗）和电气损耗（铁损、铜损）。

额定电流：电动机的额定电流或满载电流，是指电动机满载运行时由电动机接线端子出输入的电流。

额定电压：电动机正常运行时的工作电压。

电动机额定功率和额定电流的计算公式如下：

2、电动机的启动电流和启动时间

启动电流（最大稳态启动电流方均根值）：在供配电设计中，启动电流不是泛指作为转读函数的电流变量，而是特指不包括暂态过程非周期分量的最大稳态启动电流。启动电流的大小与负载转矩无关，只决定与电动机的固有特性。电动机的启动电流一般是其额定电流的4～8.4倍。

启动时间：启动时间的长短决定于负载转矩、整个传动系统的转动惯性和加速转矩。在配电设计中，多采用按启动时间分档选择电器，启动时间小于4s的称为轻载启动，启动时间在4s～8s之间的称为一般负载启动，启动时间大于8s的称为重载启动。

三、电动机的启动方式

1、全压启动

当满足以下要求时，电动机可以采用全压启动方式：

（1）电动机启动时，母线上产生的压降不影响同一母线上其他设备的正常工作;

（2）机械机构能承受电动机全压启动时的冲击转矩;

（3）设备对电动机的启动无特殊要求。

在民用建筑配电设计中，功率较小的各类风机、水泵均可采用全压启动，该启动方式电气回路简单，成本较低。

2、降压启动

当不符合全压启动的条件时，电动机宜采用降压启动。降压启动的目的是限制启动电流，从而减小母线的电压降。限制启动力矩，减少对设备的机械冲击。

低压电动机的降压启动方式有：Y-△降压启动、电阻降压启动、自耦变压器降压启动、软启动器降压启动等。

三、常用风机配电机及控制

1、非消防风机：

非消防风机的配电保护主要有过负荷保护、短路保护等。在电气设计中，通常用热继电器作为过负荷保护电器，断路器作为短路保护电器，且断路器应具有隔离功能;也可采用非消防型控制与保护开关。

2、消防风机

消防风机的配电保护主要有短路保护。一般采用断路器作为短路保护电器，且断路器应具有隔离功能;也可采用消防型控制与保护开关。

当采用断路器作为短路保护电器时，要满足断路器的瞬时动作电流达到电动机启动电流的2～2.5倍的要求。

3、常用防火配件

四、常用水泵配电及控制

1、生活水泵配电及控制

生活水泵一般自带智能变频控制柜，在电气设计时，需按照泵组的设备功率正确选择断路器和电缆，并预留配电箱到控制柜、控制柜到泵组的电缆路由（桥架或线管）。

生活水泵采用变频器控制，启动电流较小，启动电流波动也较平缓，且变频器自带电动机保护功能，故前端选用配电保护型断路器。

2、消防水泵配电及控制

消防泵功率较大，启动电流较大，一般采用Y-△降压启动方式，如图（1）所示，电动机绕组大部分是三角形连接，電动机的额定电流是绕组线电流，电动机启动时，接触器QAC3与QAC1闭合，电动机绕组Y形连接启动，经延时后，接触器QAC3断开，QAC2闭合，QAC1保持闭合，电动机绕组△连接状态下再启动，直至启动完成。

接触器QAC1、QAC2额定电流按电动机额定电流的1/√3选择，接触器QAC3额定电流按电动机额定电流的1/3选择。为了安装方便，接触器QAC3额定电流与QAC1、2相同，且热继电器的额定电流、电动机供电电缆载流量均应按电动机额定电流的1/√3（0.58）选择;前端断路器仅做短路保护，其整定电流按电动机额定电流选择。

消火栓泵的联动控制系统主要包括：出水干管压力开关、高位水箱流量开关、消防控制室手动控制盘、消火栓按钮、消防水池液位传感器、屋顶水箱液位传感器。各元件的功能如表（1）所示。

喷淋泵的联动控制系统主要包括：湿式报警阀组压力开关、消防控制室手动控制盘、水流指示器、湿式报警阀组信号阀、消防水池液位传感器。各元件的功能如表（2）所示。

以上所述为民用建筑设计中常见电动机的配电及控制，包括常用非消防风机、消防风机、生活水泵、消防水泵。正确选择电动机的配电及控制方式，对于保证机械性能、提高功效、节约能源、优化供配电系统均有重要意义。